專利名稱:尤其用于為制造多晶硅的反應器供電的供電裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種供電裝置,尤其用于為用于按照西門子方法制造多晶硅的反應器中的硅細棒供電的供電裝置,-具有連接到三相供電網的輸入端,-具有三組輸出端,用于對能連接到輸出端的負載、尤其是硅細棒供電,-具有三組調節裝置,用于調節輸出端上的電壓,以及-具有三組轉換裝置,用于在這些輸出端組中一個組的輸出端進行并聯連接和串聯連接之間進行轉換,其中每組調節裝置至少在供電裝置的一種狀態下經由一組轉換裝置與一組輸出端連接。
背景技術:
這種供電裝置的一個輸出端是一對用于連接一個或多個串聯連接的負載的電氣接頭。如果一個負載連接到該輸出端,則在供電裝置的至少一種狀態下電流可以從一個接頭經由負載流動到另一接頭。但是供電裝置也可以有這樣的狀態,即在該狀態中沒有電流從這些接頭之一流到另一接頭。一個輸出端的一個接頭可以同時是另一輸出端的一個接頭。如果多個輸出端在供電裝置的一種狀態下并聯連接,則意味著這些輸出端在供電裝置的這個狀態下在該供電裝置內連接到同一電流源。如果負載連接到并聯連接的輸出端,則這些負載也是并聯連接的。相反,如果多個輸出端在供電裝置的一種狀態下串聯連接,則在該狀態下在所有串聯連接的輸出端上產生電壓降。如果負載連接到串聯連接的輸出端,則電流從串聯電路的第一輸出端的第一接頭通過負載流動到串聯電路的最后一個輸出端的第二接頭。在串聯連接的接頭中的其余接頭上沒有電流流動。歐洲專利申請EP 1947545A2在圖2中公開了一種用于對用于按照西門子方法制造多晶硅的反應器中的硅細棒供電的供電裝置。硅細棒被組合成棒對,并且形成連接到供電裝置的負載。供電裝置具有三組輸出端,其中這三組的輸出端可以并聯或串聯連接。如果一組輸出端中的輸出端串聯連接,則連接到這一組中輸出端的棒對同樣串聯連接。相反,如果輸出端并聯連接,則棒對也并聯連接。除了這三組輸出端之外,供電裝置還具有另一輸出端。 利用根據歐洲專利申請EP 1947545A2附圖2的供電裝置總共可以為18個棒對供應電能。棒對在反應器中被設置為三個同心環,其中在內環中設置三個棒對,在中環中設置六個棒對,在外環中設置九個棒對。經由三相供電裝置的三個輸入端中每一個輸入端總共為六個棒對供應電能,這通過以下方式被轉換,即內環的三個棒對與外環的三個棒對由一相供應電能。這導致了這些棒對連接到的調節裝置組的高復雜性。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供開頭所述類型的一種簡單的供電裝置,該供電裝置適于為設置在反應器內的兩個同心環中的棒對供電。該供電裝置尤其還應當適于并設置用于對18個棒對供電。根據本發明,該技術問題通過以下方式解決,即所有輸出端被分組為三組輸出端。利用根據本發明的供電裝置可以為反應器中兩個同心環內的18個棒對供應電能。進行劃分使得第一組輸出端被設置用于為內環的棒對供電,而另兩組被設置用于為外環的棒對供電。但是對根據本發明的供電裝置的使用并不限于這種情形。根據本發明的供電裝置可以被設置為使得每組調節裝置在供電裝置的至少一種狀態下經由正好一組轉換裝置與正好一組輸出端連接。優選地,在該組的輸出端并聯連接的狀態下是這種情形。同樣可能的是每組調節裝置經由優選正好一個變壓器與一個輸入端連接。通過調節裝置、轉換裝置和輸出端的組以及變壓器的這種明確的對應關系,可以簡單地構造一種調節來調節通過輸出端傳輸的功率。根據本發明的供電裝置可以具有輸出端組的至少一個第一組輸出端,其中三個輸出端可以并聯或串聯地工作。然后在每個輸出端上可以連接兩個串聯連接的負載。于是在每個負載上下降該輸出端上的電壓的一半。優選地,根據本發明的供電裝置正好具有一個第一組輸出端。根據本發明還可能的是所有三組輸出端都具有三個可以串聯或并聯工作的輸出端。此外,根據本發明的供電裝置可以具有輸出端組的至少一個第二組輸出端,其中兩個輸出端可以并聯或串聯地工作。然后在每個輸出端上可以連接三個負載。于是在第二組的輸出端的并聯電路中下降該輸出端上的電壓的三分之一。優選地,根據本發明的供電裝置正好具有兩個第二組輸出端。根據本發明還可能的是所有三組輸出端都具有兩個可以串聯工作的輸出端。根據本發明的供電裝置的調節裝置組可以具有輸入側接頭。這些輸入側接頭可以分別與連接到該組調節裝置的變壓器的次級側的一個抽頭連接。輸入側的不同電壓可以經由抽頭施加到調節裝置組。調節裝置組可以具有輸出側第一接頭和輸出側第二接頭。每個輸出側接頭可以經由功率調節器與至少兩個輸入側接頭相連。通過輸出側接頭的這種方式的連接,調節裝置組的輸出側接頭上的電壓可以以兩種方式被調節。通過選擇經由功率調節器與輸出側接頭相連的輸入側接頭可以實現電壓的第一種調節,即電壓按級調節。于是,通過選擇功率調節器的點火角可以實現第二種調節,第二種調節優選為無級調節。因此通過電壓隨動控制可以在每組調節裝置的輸出側接頭上施加能無級調節的電壓。由于供電裝置的輸出側第一接頭在并聯連接的情況下用作輸出端,供電裝置的輸出側第二接頭在串聯連接的情況下用作輸出端,所以一組輸出端中輸出端上的電壓可以附加地被改變。對于輸出端并聯連接的情況,在每個輸出端上以完全的大小提供位于相應一組調節裝置的輸出側第一接頭上的最大電壓,而在串聯連接的情況下,一組輸出端中輸出端上的最大電壓僅僅為相應一組調節裝置的輸出側第二接頭上電壓的一部分。該部分由該組中串聯連接的輸出端的數量確定。對于根據本發明的供電裝置,每組轉換裝置可以具有輸入側接頭。輸入側接頭優選與相應一組調節裝置的輸出側第一接頭相連。該組轉換裝置的輸入側接頭上的電壓由此可以無級地被調節。每組轉換裝置可以具有輸出側接頭,這些輸出側接頭直接與相應變壓器的回線接頭(RUckleiteranschluss)相連或者在該組轉換裝置內在可能的情況下經由可控的開關裝置與輸入側第一接頭或相應變壓器的回線接頭相連。根據本發明的供電裝置可以被構造為使得調節裝置組的輸出側第二接頭、轉換裝置組的輸出側接頭以及變壓器的回線接頭與相應輸出端組的輸出端的接頭相連。在根據本發明的供電裝置的一種特別實施方式中,一組調節裝置的每個輸出側第二接頭經由相應一組轉換裝置中的節點與相應轉換裝置組的另一輸出側接頭相連。利用該轉換裝置組的輸出側接頭和到回線的接頭,輸出側第二接頭因此可以間接地與相應輸出端組的輸出端的接頭相連。根據本發明的用于按照西門子方法制造多晶硅的反應器具有根據本發明的供電裝置和設置在反應器中的連接到供電裝置輸出端的硅細棒。在第一組輸出端中的輸出端上可以分別連接兩個串聯連接的形成負載的硅細棒對,在第二組輸出端中的輸出端上可以分別連接三個串聯連接的形成負載的硅細棒對。優選地,供電裝置具有一個輸出端第一組和兩個輸出端第二組。連接到輸出端第一組的棒對可以設置在內環中,連接到第二組的棒對可以連接到第二環上。這樣的反應器可以運行如下-在第一步驟中,第一組輸出端中的輸出端和連接到其上的負載并聯連接地被供應以電壓,而在連接到第二組輸出端中的輸出端的負載上沒有電壓,以及-在后一步驟中,第一組輸出端中的輸出端和連接到其上的負載以及第二組輸出端中的輸出端和連接到其上的負載串聯連接地被供應以電壓。在第一步驟期間,電流流過連接到第一組輸出端中輸出端的負載。棒對發熱,并且在達到一已知溫度時失去電阻的很大一部分。將其稱為棒對的點火(ZUnden)。通過繼續存在的電壓,電流繼續流過該棒對。其中在每個棒對上下降相應輸出端上電壓的一半。連接到第一組輸出端的負載的發熱輻射到連接到第二組輸出端中輸出端的負載上。這些棒對被輻射熱預加熱。在所述后一步驟之前的一個步驟中,第二組輸出端中的輸出端和與其連接的被預加熱的負載以并聯連接被供應以電壓。因為在第二組的每個輸出端上連接三個棒對,所以在每個棒對上下降該輸出端上電壓的三分之一。但是這個三分之一足以繼續加熱并且同樣點火被預加熱的負載。第一組輸出端中的輸出端和連接到其上的負載可以在此期間繼續以并聯連接被供應以電壓。同樣可能的是在此期間,第一組輸出端中的輸出端及連接在其上的負載以串聯連接被供應以電壓。此外還可能的是第二組輸出端中的輸出端和其上連接的負載以串聯連接被供應以電壓,而連接到第一組輸出端的負載以并聯連接被供應以電壓。
本發明的其他特征和優點借助于以下對附圖中所示實施例的描述而清楚明白。在附圖中圖1示出了根據本發明的供電裝置的示意性電路圖。
具體實施例方式圖1中所示供電裝置具有三個輸入端L1、L2、L3,三個變壓器T1、T2、T3以三角形連接連接到這三個輸入端L1、L2、L3。這三個變壓器T1、T2、T3的次級側分別與一組調節裝置Si、S2、S3連接。在每組調節裝置31、32、33上連接一組轉換裝置譏、似、詘。此外,在每組調節裝置Si、S2、S3上以及在每組轉換裝置Ul、U2、U3上連接一組輸出端。在每組輸出端上連接一組負載HI、Η2、Η3。在供電裝置工作時,電流經由變壓器Tl、T2、T3、調節裝置組Si、S2、S3、轉換裝置組U1、U2、U3和輸出端組饋送以對負載組中的負載供電。變壓器T1、T2、T3和調節裝置組S1、S2、S3相同的實現。借助于變壓器Tl和與其連接的調節裝置組Si對其進行詳細描述。變壓器Tl的次級側具有四個抽頭T13、T14、T15、T16。變壓器Tl的這些抽頭Τ13、 Τ14、Τ15、Τ16與調節裝置組Sl的輸入側接頭S101、S102、S103、S104連接。在調節裝置組 Sl內,輸入側接頭S101、S102、S103分別經由一個節點與兩個功率調節器Sll、S15、S12、 S16、S13、S17連接,而輸入側接頭S104與功率調節器S14連接。功率調節器S15、S16、S17 與第一匯流排(Sammelschiene)連接,而功率調節器S11、S12、S13、S14與第二匯流排連接。 第一匯流排與調節裝置組Sl的輸出側第一接頭S105連接,第二匯流排與調節裝置組Sl的輸出側第二接頭S106連接。以同樣的方式,變壓器 T2、T3 的抽頭123、124、125、126、133、134、丁35、丁36 與調節裝置組 S2、S3 的輸入側接頭 S201、S202、S203、S204、S301、S302、S303、S304 連接。在這些組 S2、S3 內,以同樣的方式,輸入側接頭 S201、S202、S203、S204、S301、S302、S303、S304 經由功率調節器 S21、S25、S22、S26、S23、S27、S24、S31、S35、S32、S36、S33、S37、S34 以及第一和第二匯流排與輸出側第一接頭S205、S305和輸出側第二接頭S206、S306連接。輸出側第一接頭S105與相應的轉換裝置組Ul的輸入側接頭UlOl連接,而輸出側第二接頭與第一輸出端組All至A13中的接頭All連接。以同樣的方式,組S2、S3的輸出側第一接頭S205、S305與相應的轉換裝置組U2、U3的輸入側接頭U201、U301連接。組S2、 S3的輸出側第二接頭S206、S306與輸出端組A21至AM、A31至A33的接頭A21、A31連接。輸出端組除了具有接頭All、A21、A31之外還具有接頭A12、A13、A22、A23、A24、 A32、A33。每個接頭與同一組中的另一接頭一起至少構成一個輸出端的一部分。接頭對All 和A12以及接頭對A12和A13構成第一輸出端組的輸出端。接頭對A21和A22、接頭對A22 和A23以及接頭對A23和AM構成第二輸出端組的輸出端。接頭對A31和A32以及接頭對 A32和A33構成第三輸出端組的輸出端。第一和第三輸出端組具有兩個輸出端。第二組包括三個輸出端。接頭A13、A24、A33經由回線(Ruckleiter)與相應變壓器Tl、T2、T3的抽頭T17、 T27、T37 連接。在輸出端串聯連接的情況下,組Si、S2、S3的輸出側第二接頭S106、S206、S306上的所有電壓在接頭All和接頭A13之間、接頭A21和接頭AM之間以及接頭A31和A333之間下降。在這種情形下,在輸出側第一接頭S105、S205、S206上可以沒有電壓。轉換裝置組U1、U3相同地構造,而組U2以其他方式實現。原因在于轉換裝置組U1、U3用于第一和第三組的兩個輸出端的并聯連接,而組U2適于且設置用于第二組的三個輸出端的并聯連接。轉換裝置組Ul、U2除了具有輸入側接頭U101、U301之外還具有接頭U102、U103、 U104、U202、U203、U204。它們與接頭 All、A12、A13、A31、A32、A33 連接。因此,經由接頭 U102、U103、U104、U202、U203、U204,第一和第三輸出端組的由接頭對 A11、A12 ;A12、A13 或 A3UA32 ;A32、A33形成的輸出端可以并行地被供應以電壓。接頭U103、U303與輸出端的接頭A12、A32連接,并且在中間連接有耦接裝置U12、 U32的第一線圈的情況下與輸入側接頭U101、U301連接。輸入側接頭U101、U301上的電壓因此也出現在接頭U103、U303上以及接頭A12、A32上接頭U102、U302與接頭A11、A31連接,并且在中間連接有受控開關U11、U31以及耦接裝置U12、U32的第二線圈的情況下與接頭U104、U304連接。接頭U104、U304還與接頭A13、A33連接,并且與變壓器Tl、T3的回線接頭T17、 T37連接。如果受控開關U11、U31閉合,則接頭U102、U302以及接頭A11、A31與變壓器Tl、 T3的回線接頭T17、T37連接。于是,第一和第三輸出端組的由接頭All、A12 ;A12、A13或 A31、A32 ;A32、A33形成的輸出端并聯連接。在輸出側第二接頭S106、S306上可以沒有電壓。耦接裝置U12、U32是變壓器,其第一線圈由到并聯連接的輸出端的電流流過,其第二線圈由來自這些輸出端之一的電流流過。通過本領域技術人員常用的對變壓器的適當設計,可以負責到并聯連接的輸出端的電流之和是來自這一個輸入端的電流的兩倍。轉換裝置組U2的不同之處在于可以并聯連接第二輸出端組的三個輸出端,而通過其他組Ul、U3可以并聯連接兩個輸出端。除了輸入側接頭U201之外,組U2還具有接頭 U202、U203、U204、U205,它們與第二組的輸出端的接頭A21、A22、A23、AM連接。接頭U202、 U204,并且因此接頭A21、A23經由受控開關裝置U21與輸入側接頭U201連接,由此在開關裝置U21閉合的情況下在接頭A21、A23上具有與調節裝置組S2的輸出側第一接頭S205上相同的電壓。接頭U205與接頭AM連接,并且與變壓器T2的回線接頭T27連接。接頭A24因此始終具有回線接頭T27的電勢。接頭U203與接頭A22連接,并且經由受控開關裝置U22 與接頭U205連接,并且因此同樣與回線接頭T27連接。如果開關U22閉合,則接頭A22也處于回線接頭T27的電勢。如果組A2的由接頭對A21、A22、接頭對A23、A22以及接頭對A23、AM形成的輸出端應當并聯連接,則開關裝置U21、U22閉合。在組A2的輸出端串聯連接的情況下,開關裝置斷開,從而輸入側第二接頭S206上的電壓在輸出端的串聯電路上下降。轉換裝置組U2還具有耦接裝置U25、U26,它們用于使得流經輸出端的電流大小相同。
權利要求
1.一種供電裝置,尤其用于對根據西門子方法制造多晶硅的反應器中的硅細棒供電,-具有輸入端(Li,L2,L3),用于連接到三相供電網,-具有輸出端,這些輸出端被分組為三個輸出端組(All至A13,A21至A24,A31至A33), 用于為能連接到所述輸出端的負載、尤其是為硅細棒供電,-具有三個調節裝置組(Si,S2,S3),調節裝置用于調節所述輸出端上的電壓,并且-具有三個轉換裝置組(U1,U2,U3),轉換裝置用于在所述輸出端組(All至A13,A21至 A24,A31至A33)之一的輸出端進行并聯連接和串聯連接之間切換,-其中每個調節裝置組(Si,S2,S3)至少在所述供電裝置的一種狀態下經由一個轉換裝置組(U1, U2,U3)與一個輸出端組(All至A13,A21至A24,A31至A33)相連。
2.根據權利要求1所述的供電裝置,其特征在于,每個調節裝置組(S1,S2,S;3)在所述供電裝置的一種狀態下經由正好一個轉換裝置組(U1,U2,U;3)與正好一個輸出端組(All至 A13, A21 至 A24, A31 至 A33)連接。
3.根據權利要求1或2所述的供電裝置,其特征在于,每個調節裝置組(S1,S2,S3)優選經由正好一個變壓器(Tl,T2,T3)與一個輸入端(Li,L2,L3)連接。
4.根據權利要求1至3之一所述的供電裝置,其特征在于,所述輸出端組(All至A13, A21至A24,A31至A33)中至少一個第一輸出端組(A21至A24)具有能以并聯連接或以串聯連接工作的三個輸出端(A21,A22 ;A23, A22 ;A23, A24)。
5.根據權利要求1至4之一所述的供電裝置,其特征在于,所述輸出端組(All至A13, A21至A24,A31至A33)中至少一個第二輸出端組(All至A13,A31至A33)具有能以并聯連接或以串聯連接工作的兩個輸出端(A12, All ;A12,A13或A32,A31 ;A32,A33)。
6.根據權利要求3至5之一所述的供電裝置,其特征在于,所述調節裝置組(Si,S2, S3)以輸入側接頭(S101至S104,S201至S204,S301至S304)與連接到所述調節裝置組 (Si,S2,S3)的變壓器(Tl,T2,T3)的次級側的一個抽頭(T13至T14,T21至T24,T31至 T34)相連。
7.根據權利要求6所述的供電裝置,其特征在于,所述調節裝置組(S1,S2,S;3)具有輸出側第一接頭(S105, S205, S305)和輸出側第二接頭(S106, S206, S306),并且每個輸出側接頭(S105, S106, S205, S206, S305, S306)經由功率調節器(Sll 至 S17, S21, S27, S31 至 S37)與至少兩個輸入側接頭(S101至S104, S201至S204, S301至S304)連接。
8.根據權利要求7所述的供電裝置,其特征在于,每個轉換裝置組(U1,U2,U;3)具有輸入側接頭(U101,U201,U301),其中所述輸入側接頭(U101, U201, U301)與相應調節裝置組 (Si,S2,S3)的輸出側第一接頭(S105, S205, S305)相連。
9.根據權利要求8所述的供電裝置,其特征在于,每個轉換裝置組(U1,U2,U3)具有與輸入側第一接頭或與相應變壓器(Τ1,Τ2,Τ;3)的回線接頭(Τ17,Τ27,Τ37)相連的輸出側接頭(U102 至 U104, U202 至 U205, U302 至 U304)。
10.根據權利要求11所述的供電裝置,其特征在于,所述調節裝置組(Si,S2,S3)的輸出側第二接頭(S106, S206, S306)、所述轉換裝置組(U1, U2,U3)的輸出側接頭(U102至 U104,U202至U205,U302至U304)以及所述回線接頭(T17,T27,T37)與所述輸出端組的輸出端的接頭(All至A13,A21至A24,A31至A33)相連。
11.一種用于按照西門子方法制造多晶硅的反應器,其特征在于,所述反應器具有根據權利要求1至10之一所述的供電裝置以及設置在所述反應器中、連接到所述供電裝置的輸出端的硅細棒(Hll至H16,H21至H26,H31至H36)。
12.根據權利要求11所述的反應器,其特征在于,在第一輸出端組的輸出端上分別連接兩個串聯連接的構成負載(H21,H22 ;H23,H24 ;H25,H26)的硅細棒對,并且在第二輸出端組的輸出端上分別連接三個串聯連接的構成負載(Hll至H13 ;H14至H16 ;H31至H33 ;H34 至H36)的硅細棒對。
13.一種用于運行根據權利要求11或12所述反應器的方法,其特征在于,-在第一步驟中,第一輸出端組的輸出端和連接到第一輸出端組的輸出端的負載 (H21,H22 ;H23,H24 ;H25,H26)以并聯連接被供應以電壓,而在連接到第二輸出端組的輸出端的負載(Hll至H13 ;H14至H16 ;H31至H33 ;H34至H36)上沒有電壓,-在后一步驟中,第一輸出端組的輸出端和連接到第一輸出端組的輸出端的負載(H21 至H26)以及第二輸出端組的輸出端和連接到第二輸出端組的輸出端的負載(Hll至H16; H31至H36)以串聯連接被供應以電壓。
14.根據權利要求13所述的方法,其特征在于,在所述后一步驟之前的第二步驟中, 第一輸出端組的輸出端和連接到第一輸出端組的輸出端的負載(H21,H22 ;H23, H24 ;H25, H26)以及第二輸出端組的輸出端和連接到第二輸出端組的輸出端的負載(Hll至H13;H14 至H16 ;H31至H33 ;H34至H36)以并聯連接被供應以電壓。
15.根據權利要求13或14所述的方法,其特征在于,在所述后一步驟之前并且在所述第一步驟和/或所述第二步驟之后的第三步驟中,要么第一輸出端組的輸出端和連接到第一輸出端組的輸出端的負載(H21至H26)、要么第二輸出端組的輸出端和連接到第二輸出端組的輸出端的負載(Hll至H16 ;H31至H36)以串聯連接被供應以電壓,而連接到其他輸出端的負載以并聯連接被供應以電壓。
全文摘要
本發明涉及供電裝置,尤其用于對按西門子法制造多晶硅的反應器中的硅細棒供電,具有連接到三相供電網的輸入端(L1,L2,L3)、分組為三個輸出端組(A11至A13,A21至A24,A31至A33)為能連接到輸出端的負載、尤其是硅細棒供電的輸出端、調節輸出端上電壓的三個調節裝置組(S1,S2,S3)及在輸出端組(A11至A13,A21至A24,A31至A33)之一的輸出端并聯連接和串聯連接間切換的三個轉換裝置組(U1,U2,U3),每個調節裝置組(S1,S2,S3)至少在供電裝置一種狀態下經由一個轉換裝置組(U1,U2,U3)與一個輸出端組(A11至A13,A21至A24,A31至A33)相連。
文檔編號H02M5/00GK102195490SQ20111004400
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者P·瓦爾梅爾, W·保羅 申請人:安奕極電源系統有限責任公司